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科运桥梁橡胶支座

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LRB600、LRB700铅芯隔震橡胶支座 LNR500型建筑隔震橡胶支座厂家直销

2019-01-02 17:46:28 科运桥梁橡胶支座 阅读

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LRB700铅芯隔震橡胶支座具有良好且稳定的吸收耗能特性,而且设计容易、制作简单、安装方便,是一种有效的桥梁结构减震装置。更重要的是,铅芯橡胶支座建立在普通板式橡胶支座的基础上。在我国,普通板式橡胶支座有广泛的使用市场,所以,LRB700铅芯隔震橡胶支座是非常适合我国国情且有良好的使用前景。

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随着LRB700铅芯隔震橡胶支座计算理论的完善和试验研究证明其可行性的结论,使铅芯橡胶支座的标准化及系列化成为首要问题。

板式橡胶支座有固定的标准可以查取,在交通部颁发的《公路与桥梁专用设备及材料标准汇编·公路桥梁板式橡胶支座》中,规定了各种型号板式橡胶支座的设计参数,设计人员可以根据需要进行选择。

      而对于LRB700铅芯隔震橡胶支座,目前的研究结果仅限于对于给定的桥梁进行单独的设计。这样对于设计人员提出了很高的要求。对于不同的桥梁,要求设计人员不仅对主要结构的抗震设计有清楚的认识,而且还必须正确把握减震装置的性质,对减震装置进行单独的设计。这样,给设计人员带来了双倍的工作量。而且,现阶段抗震设计缺乏统一的标准,不同的研究人员有不同的抗震标准及抗震方法,这给抗震性能的评定和抗震目标的实现带来了一定的障碍。所以,《公路工程抗震设计规范》的修订应尽快进行,使抗震设计有统一的标准可以遵循。

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作为《公路工程抗震设计规范》的一部分,减、隔震装置的设计对于桥梁减震作用有很大的贡献。所以,减震装置的标准在一定程度上决定了《公路工程抗震设计规范》修订工作的进展,也决定了减震装置投入工程实践的速度。

由前所述,制定LRB700铅芯隔震橡胶支座的标准有很大的现实意义。

所谓标准,对于设计部门,只需要计算有关桥梁的参数或和标准化图表有关的参数,不需要对减震装置进行单独计算。即对于己知所需的参数,就可以在表格中查出所需要的LRB700铅芯隔震橡胶支座;对于支座生产厂家,只需要按照表格中规定的橡胶层的厚度、铅芯的直径等参数进行批量生产,不需要涉及桥梁的参数。也就是说,标准化的工作把关于支座的设计结果通过表格反映出来,减轻了设计人员的工作,使铅芯橡胶支座的取用同板式橡胶支座一样简单、方便。

LRB600铅芯隔震橡胶支座试验研究主要为:铅芯橡胶隔震支座在静动力作用下,剪压承载力与水平剪应变关系、水平剪切破坏、水平有效刚度、阻尼特性、压缩破坏、拉伸破坏、竖向承载力、竖向刚度、竖向位移的确定以及各种变化范围和应变率、老化、滞回、徐变、温度和疲劳等因素对其力学性能的影响。这些实验证实LRB600铅芯隔震橡胶支座具有较大的竖向刚度,足以承受上部结构荷载;具有一定的柔度,能延长结构周期,降低地震作用;具有一定的初始刚度和屈服力,在正常使用荷载(如风、制动力等)作用下结构不发生屈服和有害振动;具有一定的耗能能力,能降低支承面处的相对变形,以便使位移控制在设计允许的范围内;具有良好的复位功能,使其在地震作用后自动瞬时复位,保持良好的使用状态。

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        (1)LRB600铅芯隔震橡胶支座对桥梁下部结构的减震效果主要取决于铅芯橡胶支座的屈服后刚度,且随屈服后刚度的减小而增大。铅芯橡胶支座对桥梁上部结构梁体的减震效果,随支座阻尼的增大而增大,上部结构梁体位移随支座刚度的减小而增大。    

        (2)LRB600铅芯隔震橡胶支座对地震波频率较敏感。当地基较软或桥墩过柔时,铅芯橡胶支座的减震效果降低,甚至会加大结构的地震响应。建议将铅芯橡胶支座使用在桥梁下部结构刚度较大及刚性、一类和二类场地土上。

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        (3)在地震作用下,LRB600铅芯隔震橡胶支座双线性模型的刚度在弹性与屈服之间转换,阻尼也随屈服变形不断改变;而等效线性化模型的刚度与阻尼是定值。双线性模型更接近铅芯橡胶支座实际的滞回曲线。建议进行地震响应分析时,铅芯橡胶支座的分析模型采用双线性模型。

        (4)LRB600铅芯隔震橡胶支座的减震效果明显优于板式橡胶支座,特别是在大地震作用下,对梁体位移的控制,优势更明显。

为了控制梁体与墩、台之间的相对位移,许多学者在改进橡胶支座使其具有较好的滞回耗能性方面进行了大量的研究,其中铅芯橡胶支座和新型减震支座把橡胶和弹塑性阻尼较好的结合在一起,具有较好的减、隔震效果和较强的实用性。

铅芯橡胶支座是新西兰学者在1975年发展的,它在普通橡胶支座中加入铅棒构成的,铅具有屈服应力较低、滞回曲线丰满的特点,同时,在变形停顿期间能够恢复其原有特性,认为是一种较好的阻尼器。文献对铅芯橡胶支座进行了动力实验,表明铅芯橡胶支座具有较好的滞回特性,其初始刚度可以达到普通叠层橡胶支座的10倍以上,其屈后刚度接近于普通叠层橡胶支座的剪切刚度。铅芯橡胶支座的屈服强度与铅芯的面积有关,增大铅芯的面积可以提高其屈服强度,提高耗能效果。铅芯橡胶支座是一种集隔振器、阻尼器于一体的隔震支座,它构造简单、加工方便、价格低廉,已在日本、新西兰等国的桥梁中获得应用。

        (1)对于刚度较大的桥墩,采用铅芯橡胶支座不但能有效地减小桥墩所受的水平地震力,还能减小梁体的位移。但随着桥墩刚度的减小,其梁体位移和桥墩所受到的地震水平力减小的程度明显减弱。叠层橡胶支座在减小桥墩的水平地震力的同时,增加了梁体的位移,在具体使用时需注意。

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        (2)地震波的频率特性对铅芯支座的减、隔震效果有明显的影响。高频特性地震波的输入,铅芯橡胶减、隔震效果非常显著,但对于低频特性的地震波输入,其减、隔震效果比较差,有可能放大结构的地震反应。

        (3)通过改变桥墩、台处铅芯的分布对墩、台之间所受地震荷载的分配有较大影响,但对梁体的位移影响较小。

        (4)可以采用有效周期和有效粘性阻尼利用弹性反应谱来近似设计采用铅芯橡胶支座的连续桥梁。

 铅芯隔震橡胶支座是减隔震装置中隔震器的一种,在国内外被广泛的应用在建筑、桥梁等领域。铅芯隔震橡胶支座是由橡胶层、钢板进行层叠粘结,并在支座中布置铅芯棒,组合而成的支座。支座中各组成部分均有其不同的功能,橡胶层使支座具有高弹性变形、复位及承载的能力,钢板可以提供支座的竖向刚度,而铅芯棒增大了支座的阻尼,吸收能量。所以,铅芯隔震橡胶支座不仅在正常使用阶段可以有效的承受上部结构的竖向力和水平力外,还能在地震力等偶然荷载作用下通过铅芯产生的塑性变形来耗能,并通过橡胶进行复位,因此它是种集支承和耗能为一体的隔震装置。

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        铅芯隔震橡胶支座是一件长期暴露在自然环境中的结构,为了使其达到设计的预期要求,就应该具有良好的力学特性,即一、其应具有合适的刚度,包括竖向刚度和水平刚度,使其即具有很好的竖向承载力,有效支撑上部结构,又能满足地震作用下的大变形能力;二、能具有合适的阻尼,通过铅芯的调整,有效的吸收地震产生的能量,达到隔震的要求;三、在反复的荷载作用下,具有良好稳定的动力特性;四、在使用期间应具有良好的耐久性能、温度稳定性能、频率稳定性、水平疲劳的稳定性。

        铅芯隔震橡胶支座的主要技术参数有:

        a.设计压应力

        设计采用的作用于支座上最大压应力。

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        b.屈服前刚度

        铅芯屈服前支座的水平刚度。

        c.屈服后刚度

        铅芯屈服后支座的水平刚度。

        d.水平等效刚度

        也叫等价刚度,是支座产生水平剪应变时,一个滞回曲线中,连接正负位移峰值点直线的斜率。是衡量支座动力性能的指标。

        e.等效阻尼比

        是支座产生水平剪应变时,一个往复循环所损耗的能量与最低弹性储能之比。

        f.铅芯屈服力

        铅芯材料开始产生宏观塑性变形时的力。

        g.第一形状系数

        是支座中单层橡胶层的有效平面面积与其自由侧表面积之比,它控制了铅芯隔震橡胶支座的抗压弹性模量。

        h.第二形状系数

        是内部橡胶层有效宽度或有效直径与内部橡胶总厚度之比,通常支座的稳定性由第二形状系数确定。

        另外,在静力性能方面,正常使用阶段,铅芯橡胶支座也有其独特的力学性能,升温、降温、收缩、徐变等蠕变变形引起的支座抗力是比较的低的,而在地震作用、制动力等短期作用下,铅芯橡胶支座的抗力会有较大提高。

   对建筑隔震橡胶支座的基本原理、分类进行了阐述;对LNR500无铅型叠层隔震橡胶支座结构组成进行了介绍;对内部钢板典型不平状态进行了分析,给出了性能影响研究计算方案;利用有限元技术,对研究方案进行了非线性计算分析,得到了结构应力和界面拉应力的分布规律;依据计算结果,合理提出了叠层隔震橡胶支座内部钢板不平度控制指标。依据研究结果对设计方案进行了改进优化,试验验证结果表明改进措施有效,可以有效控制产品质量。

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        隔震技术是20世纪最具代表的革新性结构防震技术之一,建筑隔震橡胶支座是基础隔震技术应用较成功有效的一项技术,为工程防震减灾提供了新的手段和研究方向,并在国内外地震中经受住了考验,表现出令人惊叹的减震效果。建筑隔震橡胶支座是橡胶与钢板相互交错的叠层结构,隔振性能关键取决于隔振装置的阻尼力学特性。为了保证设计的产品且有良好的力学特性,对影响产品性能的结构参数必须进行严格控制,计算分析是可以准确反映产品方案的优劣。
        LNR500型建筑隔震橡胶支座
        500无芯型叠层隔震橡胶支座(LNR500)整体结构简图见图1,产品结构参数见表1。主要组成部件有上、下连接板,上、下封板,橡胶层,内部钢板,外保护层。用于性能测试的叠层隔震橡胶支座不需要上、下连接板。
        橡胶材料的本构模型
        叠层隔震橡胶支座由多层橡胶与钢板硫化、粘合而成,钢板金属件的性能表征比较成熟,而橡胶的特性却十分复杂,因此力学性能研究主要是针对橡胶基体的力学性能进行研究。橡胶类材料属于一种超弹性材料,超弹性材料是指具有应变能函数的一类材料,其本构关系一般用应变能密度函数w来表示。将弹性体的应变能密度函数写成的形式,其中的三个参数为一点的应变不变量。Mooney-Rivlin推导出的橡胶应变能密度函数是人们引用最为频繁的橡胶基本模型,它把应变能密度表示成变形张量不变量的级数形式.


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